JPH0382164A - Thin film transistor memory and manufacture thereof - Google Patents

Thin film transistor memory and manufacture thereof

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JPH0382164A
JPH0382164A JP1217575A JP21757589A JPH0382164A JP H0382164 A JPH0382164 A JP H0382164A JP 1217575 A JP1217575 A JP 1217575A JP 21757589 A JP21757589 A JP 21757589A JP H0382164 A JPH0382164 A JP H0382164A
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JP
Japan
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gate electrode
transistor
film
memory
thin film
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JP1217575A
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Japanese (ja)
Inventor
Haruo Wakai
若井 晴夫
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Casio Computer Co Ltd
Original Assignee
Casio Computer Co Ltd
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  • Semiconductor Memories (AREA)
  • Non-Volatile Memory (AREA)

Abstract

PURPOSE:To make a thin film transistor memory small in element area so as to improve it in degree of integration and to enable the manufacture of it through a smaller number of processes by a method wherein a part of a breakdown strength retaining layer between a gate electrode and a gate insulating film corresponding to a part of the gate electrode is formed of a thin film which consists of only a breakdown strength retaining film formed on the gate electrode, and the rest part of the breakdown strength retaining layer corresponding to the other part of the gate electrode is formed of a two-layered thick film composed of an oxide insulating layer and a breakdown strength retaining film. CONSTITUTION:A gate electrode G is formed on a substrate 11, and an oxidation preventive film 17 is formed on the center of the electrode G through a photolightography method. Then, the gate electrode G is anodized using the oxidation preventive film 17 as a mask to form an oxide insulating layer 12 on both the ends of the gate electrode G excluding the center of it, and then the oxide preventive film 17 is removed. Then, a breakdown strength retaining film 13, a gate insulating film 14, a semiconductor film 15, and an N-type semiconductor layer 16 are successively laminated on the gate electrode G throughout all the surface of the substrate 11. In succession, a source electrode S and a drain electrode D are formed, and thus a memory transistor T10 and two selection transistors T20 are formed in a single thin film transistor.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、薄膜トランジスタメモリおよびその製造方法
に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a thin film transistor memory and a method for manufacturing the same.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

最近、電気的に書込み/消去/読出しが可能なE2FR
OM等のメモリとして、メモリ素子を薄膜トランジスタ
で構成した薄膜トランジスタメモリが考えられている。
Recently, E2FR that can be written/erased/read electrically
As a memory such as OM, a thin film transistor memory in which a memory element is formed of a thin film transistor is considered.

゛この薄膜トランジスタメモリとしては、従来、絶縁基
板上にメモリ用薄膜トランジスタと選択用薄膜トランジ
スタとを互いに隣接させて形成してメモリ素子を構成し
たものが知られている。
Conventionally, this thin film transistor memory is known in which a memory thin film transistor and a selection thin film transistor are formed adjacent to each other on an insulating substrate to form a memory element.

第8図は従来の薄膜トランジスタメモリの等価回路を示
したもので、図中T1はメモリ用薄膜トランジスタ(以
下メモリトランジスタという)、T2は選択用薄膜トラ
ンジスタ(以下選択トランジスタという)であり、選択
トランジスタT2のソース電極S2はメモリトランジス
タT1のドレイン電極D1に接続されており、上記メモ
リトランジスタT1と選択トランジスタT2とによって
1つのメモリ素子が構成されている。なお、メモリトラ
ンジスタT1のゲート電極G1と選択トランジスタT2
のゲート電極G2は図示しないゲートライン(アドレス
ライン)に接続されており、またメモリトランジスタT
1のソース電極s1は図示しないソースライン(データ
ライン)に接続され、選択トランジスタT2のドレイン
電極D2は図示しないドレインライン(データライン)
に接続されている。
FIG. 8 shows an equivalent circuit of a conventional thin film transistor memory. In the figure, T1 is a memory thin film transistor (hereinafter referred to as a memory transistor), T2 is a selection thin film transistor (hereinafter referred to as a selection transistor), and the source of the selection transistor T2 is The electrode S2 is connected to the drain electrode D1 of the memory transistor T1, and one memory element is constituted by the memory transistor T1 and the selection transistor T2. Note that the gate electrode G1 of the memory transistor T1 and the selection transistor T2
The gate electrode G2 is connected to a gate line (address line) not shown, and the memory transistor T
The source electrode s1 of the selection transistor T2 is connected to a source line (data line) not shown, and the drain electrode D2 of the selection transistor T2 is connected to a drain line (data line) not shown.
It is connected to the.

〔発明が解決しようとする課題〕 しかしながら、上記従来の薄膜トランジスタメモリは、
絶縁基板上にメモリ用薄膜トランジスタT1と選択用薄
膜トランジスタT2とを互いに隣接させて形成してメモ
リ素子を構成したものであるため、メモリ素子の素子面
積が大きく、シたがって集積度を上げることが難しい。
[Problem to be solved by the invention] However, the above conventional thin film transistor memory has the following problems:
Since the memory element is constructed by forming the memory thin film transistor T1 and the selection thin film transistor T2 adjacent to each other on an insulating substrate, the element area of the memory element is large, and therefore it is difficult to increase the degree of integration. .

また、メモリ用薄膜トランジスタT1と選択用薄膜トラ
ンジスタT2とをそれぞれ別工程で製造しなければなら
ないために、その製造に多くの工程数を要するという問
題をもっていた。
Furthermore, since the memory thin film transistor T1 and the selection thin film transistor T2 must be manufactured in separate processes, there is a problem in that a large number of manufacturing processes are required.

本発明は上記のような実情にかんがみてなされたもので
あって、その目的とするところは、メモリトランジスタ
と選択トランジスタとで構成されるメモリ素子の素子面
積を小さくして集積度を上げ、しかも少ない工程数で容
易に製造することができる薄膜トランジスタメモリを提
供するとともに、あわせてその製造方法を提供すること
にある。
The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and its purpose is to reduce the element area of a memory element consisting of a memory transistor and a selection transistor to increase the degree of integration. It is an object of the present invention to provide a thin film transistor memory that can be easily manufactured with a small number of steps, and also to provide a method for manufacturing the same.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

本発明の薄膜トランジスタメモリは、絶縁基板上に形成
されたゲート電極と、このゲート電極の上に形成された
耐圧保持膜と、この耐圧保持膜の上に形成されたゲート
絶縁膜と、このゲート絶縁膜の上に前記ゲート電極と対
向させて形成された半導体層と、この半導体層の両側部
に設けられたソース、ドレイン電極とからなり、かつ前
記ゲート電極にその一部分を除いて、このゲート電極を
その表面から所定深さに酸化させた酸化絶縁層を形成す
るとともに、前記ゲート電極の前記一部分と前記耐圧保
持膜と前記ゲート絶縁膜と前記半導体層と前記ソース、
ドレイン電極とでメモリトランジスタを構成し、前記ゲ
ート電極の他の部分およびその表面部の前記酸化絶縁層
と前記耐圧保持膜と前記ゲート絶縁膜と前記半導体層と
前記ソース、ドレイン電極とで選択トランジスタを構成
したことを特徴とするものである。
The thin film transistor memory of the present invention includes a gate electrode formed on an insulating substrate, a breakdown voltage holding film formed on the gate electrode, a gate insulating film formed on the breakdown voltage holding film, and a gate insulating film formed on the breakdown voltage holding film. The gate electrode consists of a semiconductor layer formed on the film to face the gate electrode, and source and drain electrodes provided on both sides of the semiconductor layer, and the gate electrode, except for a portion thereof, is connected to the gate electrode. An oxide insulating layer is formed by oxidizing the above to a predetermined depth from the surface thereof, and the part of the gate electrode, the breakdown voltage holding film, the gate insulating film, the semiconductor layer, and the source;
A memory transistor is constituted by the drain electrode, and a selection transistor is constituted by the other part of the gate electrode, the oxide insulating layer on the surface thereof, the breakdown voltage holding film, the gate insulating film, the semiconductor layer, and the source and drain electrodes. It is characterized by comprising the following.

また、本発明の薄膜トランジスタメモリの製造方法は、
絶縁基板上にゲート電極を形成した後、このゲート電極
の一部分を除く部分をその表面から所定深さに酸化させ
て酸化絶縁層を形成し、この後前記ゲート電極の上に耐
圧保持膜とゲート絶縁膜と半導体層とソース、ドレイン
電極を順次形成することを特徴とするものである。
Further, the method for manufacturing a thin film transistor memory of the present invention includes:
After forming a gate electrode on an insulating substrate, the gate electrode is oxidized to a predetermined depth from its surface except for a part to form an oxide insulating layer, and then a breakdown voltage holding film and a gate electrode are formed on the gate electrode. This method is characterized by sequentially forming an insulating film, a semiconductor layer, and source and drain electrodes.

〔作用〕[Effect]

すなわち、本発明の薄膜トランジスタメモリは、薄膜ト
ランジスタのゲート電極とゲート絶縁膜との間の耐圧保
持層を、前記ゲート電極の一部分に対応する部分ではゲ
ート電極上の耐圧保持膜だけからなる薄膜とし、前記ゲ
ート電極の他の部分に対応する部分ではゲート電極の表
面部に形成した酸化絶縁層と前記耐圧保持膜とからなる
二層の厚膜とすることにより、ゲート電極からゲート絶
縁膜に印加される電界の強度を前記ゲート電極の一部分
に対応する部分と他の部分とで異ならせて、前記ゲート
絶縁膜のうちの前記耐圧保持膜だけからなる薄膜の耐圧
保持層を介してゲート電極と対向する部分だけに電荷蓄
積機能をもたせ、ゲート絶縁膜に電荷蓄積機能をもたせ
た部分をメモリトランジスタとするとともに他の部分を
選択トランジ・スタとしたものであり、この薄膜トラ−
ンジスタメモリは、1つの薄膜トランジスタの中にメモ
リトランジスタと選択トランジスタとを形成したもので
あるから、メモリトランジスタと選択トランジスタとで
構成されるメモリ素子の素子面積を小さくして集積度を
上げることができるし、また、1つの薄膜トランジスタ
を製造する工程で上記メモリ素子を構成するメモリトラ
ンジスタと選択トランジスタとを形成することができる
から、少ない工程数で容易に製造することができる。し
かも、本発明の薄膜トランジスタメモリでは、ゲート電
極とゲート絶縁膜との間の耐圧保持層のうち選択トラン
ジスタ部分の膜厚を、ゲート電極をその表面から所定深
さに酸化させて形成した酸化絶縁層によって確保してい
るため、ゲート電極上に形成する耐圧保持膜の膜厚を選
択トランジスタ部分において厚くする場合のように上記
耐圧保持膜の膜面に段差ができることはなく、したがっ
て上記耐圧保持膜の上に形成したゲート絶縁膜上に設け
る半導体層を平坦にかつ均一な厚さに形成して信頼性を
向上させることができる。
That is, in the thin film transistor memory of the present invention, the breakdown voltage holding layer between the gate electrode and the gate insulating film of the thin film transistor is a thin film consisting only of the breakdown voltage holding film on the gate electrode in a portion corresponding to a part of the gate electrode, and By forming a two-layer thick film consisting of an oxide insulating layer formed on the surface of the gate electrode and the above-mentioned breakdown voltage holding film in a part corresponding to other parts of the gate electrode, the voltage applied from the gate electrode to the gate insulating film is reduced. The intensity of the electric field is made different between a portion corresponding to one portion of the gate electrode and another portion thereof, and the electric field is opposed to the gate electrode through a thin film voltage-retaining layer consisting only of the voltage-retaining film of the gate insulating film. In this thin film transistor, only one portion has a charge storage function, the gate insulating film has a charge storage function, and the other portion is used as a memory transistor.
Since a transistor memory has a memory transistor and a selection transistor formed in one thin film transistor, it is possible to increase the degree of integration by reducing the element area of the memory element composed of the memory transistor and selection transistor. Furthermore, since the memory transistor and the selection transistor constituting the memory element can be formed in the process of manufacturing one thin film transistor, it can be easily manufactured with a small number of steps. Moreover, in the thin film transistor memory of the present invention, the film thickness of the selective transistor portion of the breakdown voltage holding layer between the gate electrode and the gate insulating film is changed to an oxide insulating layer formed by oxidizing the gate electrode to a predetermined depth from the surface thereof. Therefore, unlike when the thickness of the breakdown voltage retention film formed on the gate electrode is made thicker in the selection transistor part, there is no difference in the film surface of the breakdown voltage retention film, and therefore, the thickness of the breakdown voltage retention film is The semiconductor layer provided on the gate insulating film formed thereon can be formed flat and have a uniform thickness, thereby improving reliability.

また、本発明の薄膜トランジスタメモリの製造方法は、
絶縁基板上にゲート電極を形成した後、二のゲート電極
の一部分を除く部分をその表面から所定深さに酸化させ
て酸化絶縁層を形成し、この後前記ゲート電極の上に耐
圧保持膜とゲート絶縁膜と半導体層とソース、ドレイン
電極を順次形成するものであるから、1つの薄膜トラン
ジスタの中にメモリトランジスタと選択トランジスタと
を形成した前記薄膜トランジスタメモリを製造すること
ができる。
Further, the method for manufacturing a thin film transistor memory of the present invention includes:
After forming a gate electrode on an insulating substrate, a portion except a part of the second gate electrode is oxidized to a predetermined depth from its surface to form an oxide insulating layer, and then a breakdown voltage maintaining film is formed on the gate electrode. Since the gate insulating film, the semiconductor layer, and the source and drain electrodes are sequentially formed, it is possible to manufacture the thin film transistor memory in which a memory transistor and a selection transistor are formed in one thin film transistor.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図〜第3図は本発明の第1の実施例を示したもので
、第1図は薄膜トランジスタメモリの断面図である。
1 to 3 show a first embodiment of the present invention, and FIG. 1 is a sectional view of a thin film transistor memory.

この薄膜トランジスタメモリの構造を説明すると、第1
図において、図中11はガラス等からなる絶縁基板であ
り、この基板11上には、メモリトランジスタTIOと
選択トランジスタT20とに・共用されるゲート電極G
が形成されている。このゲート電極Gは例えばタンタル
(Ta )からなっており、4000λ〜5000Åの
膜厚に形成されている。
To explain the structure of this thin film transistor memory, the first
In the figure, reference numeral 11 denotes an insulating substrate made of glass or the like, and on this substrate 11 is a gate electrode G that is shared by the memory transistor TIO and the selection transistor T20.
is formed. This gate electrode G is made of tantalum (Ta), for example, and is formed to have a thickness of 4000 λ to 5000 Å.

そして、このゲート電極Gの中央部分を除く両側部には
、このゲート電極Gをその表面から所定深さ(2000
Å〜3000Å)に酸化させた酸化絶縁層12が形成さ
れている。この酸化絶縁層12は、ゲート電極Gを形成
するタンタル(Ta )を酸化させた酸化タンタル(T
a Ox )である。また、上記ゲート電極Gの上には
、基板11全面にわたって例えば酸化タンタル(TaO
x)等の誘電体からなる耐圧保持膜13が2000人〜
3000Åの厚さに形成されており、この耐圧保持膜1
3の上には、シリコン原子Slと窒素原子Nとの組成比
Sl/Nを化学量論比(81/N−0,75)とほぼ同
程度(Sl/N−0,65〜0.85)にした窒化シリ
コン(SI N)からなる膜厚100λ〜500Åのゲ
ート絶itM14が形成されている。このゲート絶縁膜
14膜の上には、前記ゲート電極Gの全域に対向させて
、メモリトランジスタTIGと選択トランジスタT20
とに共用されるi型半導体層15が形成されている。こ
のt型半導体層15は1−a−3l  (i型アモルフ
ァス・シリコン)からなっており、このi型半導体層1
5の両側部の上には、n”−a−Sl(n型不純物をド
ープしたアモルファス・シリコン)からなるn型半導体
層16を介して、ソース電極Sとドレイン電極りとが形
成されている。
The gate electrode G is placed at a predetermined depth (2000 m
An oxide insulating layer 12 oxidized to a thickness of 3000 Å) is formed. This oxide insulating layer 12 is made of tantalum oxide (T), which is obtained by oxidizing tantalum (Ta) forming the gate electrode G.
a Ox). Further, on the gate electrode G, for example, tantalum oxide (TaO) is provided over the entire surface of the substrate 11.
2,000 people ~
The breakdown voltage holding film 1 is formed to have a thickness of 3000 Å.
3, the composition ratio Sl/N of silicon atoms Sl and nitrogen atoms N is approximately the same as the stoichiometric ratio (81/N-0,75) (Sl/N-0,65 to 0.85). A gate insulation film 14 made of silicon nitride (SIN) having a thickness of 100 λ to 500 Å is formed. On this gate insulating film 14, a memory transistor TIG and a selection transistor T20 are arranged to face the entire area of the gate electrode G.
An i-type semiconductor layer 15 shared by both is formed. This t-type semiconductor layer 15 is made of 1-a-3l (i-type amorphous silicon), and this i-type semiconductor layer 1
On both sides of 5, a source electrode S and a drain electrode are formed via an n-type semiconductor layer 16 made of n''-a-Sl (amorphous silicon doped with n-type impurities). .

そして、この薄膜トランジスタの中央部分(ゲート電極
Gの中央部分に対応する部分)はメモリトランジスタT
IOとされており、その両側部分(ゲート電極Gの酸化
絶縁層12を形成した両側部に対応する部分)はそれぞ
れ選択トランジスタT2Gとされている。
The central portion of this thin film transistor (corresponding to the central portion of the gate electrode G) is the memory transistor T.
IO, and both side portions thereof (portions corresponding to both side portions on which the oxide insulating layer 12 of the gate electrode G is formed) are respectively used as selection transistors T2G.

すなわち、この実施例の薄膜トランジスタメモリは、薄
膜トランジスタのゲート電極Gとゲート絶縁膜14との
間の耐圧保持層Aを、前記ゲート電極Gの中央部分に対
応する部分ではゲート電極G上の耐圧保持膜13だけか
らなる薄膜(膜厚2000Å〜3000λ)とし、前記
ゲート電極Gの両側部分に対応する部分ではゲート電極
Gの表面部に形成した酸化絶縁層12と前記耐圧保持膜
13とからなる二層の厚膜(膜厚4000λ〜6000
λ)とすることにより、ゲート電極Gからゲート絶縁膜
14に印加される電界の強度を前記ゲート電極Gの中央
部分に対応する部分と両側部分とで異ならせて、前記ゲ
ート絶縁膜のうちの前記耐圧保持膜13だけからなる薄
膜の耐圧保持層Aを介してゲート電極Gと対向する部分
だけに電荷蓄積機能をもたせることにより、1つの薄膜
トランジスタの中に、1つのメモリトランジスタTIO
とその両側に位置する2つの選択トランジスタT20と
を形成したもので、メモリトランジスタTIOは、ゲー
ト電極Gの中央部分と、前記耐圧保持膜13の中央部分
と、ゲート絶縁膜14と、l型半導体層15およびn型
半導体層16と、ソース、ドレイン電極S、Dとで構成
され、2つの選択トランジスタT20はそれぞれ、上記
ゲート電極Gの両側部分およびその表面部の酸化絶縁層
12と、前記耐圧保持膜13と、ゲート絶縁膜14と、
上記i型半導体層15およびn型半導体層16と、上記
ソース。
That is, in the thin film transistor memory of this embodiment, the breakdown voltage holding layer A between the gate electrode G and the gate insulating film 14 of the thin film transistor is replaced by the breakdown voltage holding layer A on the gate electrode G in the portion corresponding to the central portion of the gate electrode G. 13 (film thickness 2000 Å to 3000 λ), and in the portions corresponding to both side portions of the gate electrode G, there is a double layer consisting of the oxide insulating layer 12 formed on the surface portion of the gate electrode G and the breakdown voltage holding film 13. thick film (thickness 4000λ~6000
λ), the intensity of the electric field applied from the gate electrode G to the gate insulating film 14 is made different between a portion corresponding to the center portion of the gate electrode G and both side portions, and By providing a charge storage function only in the portion facing the gate electrode G through the thin film breakdown voltage holding layer A consisting of only the breakdown voltage holding film 13, one memory transistor TIO is provided in one thin film transistor.
and two selection transistors T20 located on both sides of the memory transistor TIO. The two selection transistors T20 are composed of a layer 15 and an n-type semiconductor layer 16, and source and drain electrodes S and D, and each of the two selection transistors T20 includes an oxide insulating layer 12 on both sides of the gate electrode G and a surface thereof, and the breakdown voltage A holding film 13, a gate insulating film 14,
The i-type semiconductor layer 15 and the n-type semiconductor layer 16, and the source.

ドレイン電極S、Dとで構成されている。It is composed of drain electrodes S and D.

第2図は上記薄膜トランジスタメモリの等価回路を示し
ており、ゲート電極Gは図示しないゲートライン(アド
レスライン)に接続され、ソース。
FIG. 2 shows an equivalent circuit of the thin film transistor memory described above, in which the gate electrode G is connected to a gate line (address line), not shown, and a source.

ドレイン電極S、Dはそれぞれ図示しないソース。Drain electrodes S and D are sources (not shown).

ドレインライン(データライン)に接続されている。Connected to the drain line (data line).

第3図は上記薄膜トランジスタメモリの製造方法を示し
たもので、この薄膜トランジスタメモリは次のような工
程で製造される。
FIG. 3 shows a method for manufacturing the thin film transistor memory described above, and this thin film transistor memory is manufactured through the following steps.

まず、第3図(a)に示すように、基板11上にタンタ
ル(Ta )を4000λ〜5000λの厚さに膜付け
し、このタンタル膜をパターニングしてゲート電極Gを
形成した後、このゲート電極Gの上の中央部分に、クロ
ム(C「)等からなる酸化防止膜17をフォトリソグラ
フィ法により形成する。
First, as shown in FIG. 3(a), a tantalum (Ta) film is formed on a substrate 11 to a thickness of 4000λ to 5000λ, and this tantalum film is patterned to form a gate electrode G. An anti-oxidation film 17 made of chromium (C'') or the like is formed on the center portion of the electrode G by photolithography.

次に、上記酸化防止膜17をマスクとして前記ゲート電
極Gを陽極酸化し、第3図(b)に示すようにゲート電
極Gの中央部分を除く両側部に、その表面から所定深さ
(2000A〜3000人)に達する酸化絶縁層(Ta
Ox層)12を形成し、この後上記酸化防止膜17を除
去する。
Next, the gate electrode G is anodized using the anti-oxidation film 17 as a mask, and as shown in FIG. 3(b), a predetermined depth (2000A The oxide insulating layer (Ta
Ox layer) 12 is formed, and then the anti-oxidation film 17 is removed.

次に、第3図(c)に示すように、上記ゲート電極Gの
上に基板11全面にわたって、酸化タンタル(TaOx
)からなる耐圧保持膜13と、Sl/N−0,65〜0
.85の窒化シリコンからなるゲート絶縁膜14と、1
−a−3lからなる半導体膜15と、n”−a−31か
らなるn型半導体層16とをそれぞれ2000λ〜30
00λ、100人〜500λ、1500λ、250λの
厚さに順次堆積させる。
Next, as shown in FIG. 3(c), tantalum oxide (TaOx
) and a pressure-resistant holding film 13 consisting of Sl/N-0,65~0
.. 85, a gate insulating film 14 made of silicon nitride, and 1
The semiconductor film 15 made of -a-3l and the n-type semiconductor layer 16 made of n"-a-31 are each
The layers are sequentially deposited to a thickness of 00λ, 100 to 500λ, 1500λ, and 250λ.

次に、第3図(d)に示すように、上記n型半導体層1
6とl型半導体層14とを薄膜トランジスタの素子形状
にパターニングする。
Next, as shown in FIG. 3(d), the n-type semiconductor layer 1
6 and the l-type semiconductor layer 14 are patterned into the element shape of a thin film transistor.

この後は、上記n型半導体層16の上に基板11全面に
わたって、ソース、ドレイン電極S。
After this, source and drain electrodes S are formed on the n-type semiconductor layer 16 over the entire surface of the substrate 11.

Dとなるクロム等の金属膜を膜付けし、この金属膜とそ
の下のn型半導体層16をパターニングすることにより
第3図(e)に示すようにソース電極Sとドレイン電極
りとを形成して、1つの薄膜トランジスタの中に1つの
メモリトランジスタTIOと2つの選択トランジスタ7
20とを形成した薄膜トランジスタメモリを完成する。
By depositing a metal film such as chromium as D and patterning this metal film and the n-type semiconductor layer 16 below, a source electrode S and a drain electrode are formed as shown in FIG. 3(e). One memory transistor TIO and two selection transistors 7 are included in one thin film transistor.
A thin film transistor memory formed with 20 is completed.

なお、上記メモリトランジスタTIOと選択トランジス
タT20の面積は、各トランジスタT 10゜T2Oの
特性をどのように選ぶかによって決めればよく、これに
よってゲート電極Gの面積、その非酸化領域と酸化領域
との面積、およびソース電極Sとドレイン電極りとの間
隔を選べばよい。
The area of the memory transistor TIO and the selection transistor T20 can be determined depending on how the characteristics of each transistor T10T2O are selected, and the area of the gate electrode G and its non-oxidized region and oxidized region can be determined by The area and the distance between the source electrode S and the drain electrode may be selected.

この薄膜トランジスタメモリの書込み、消去、読出しは
次のようにして行なわれる。
Writing, erasing, and reading from this thin film transistor memory are performed as follows.

書込み時は、ゲート電極Gが接続されているゲートライ
ンにメモリトランジスタTIOの書込み消去電圧vPの
1/2に相当する正電圧+1/2Vpを印加し、ソース
電極Sが接続されているソースラインとドレイン電極り
が接続されているドレインラインにそれぞれ上記書込み
消去電圧V、の1/2に相当する負電圧−1/2VPを
印加する。このような電圧を印加すると、2つの選択ト
ランジスタ了20がオンし、メモリトランジスタTIO
のゲートとソース、ドレインとの間に書込み消去電圧V
During writing, a positive voltage +1/2Vp corresponding to 1/2 of the write/erase voltage vP of the memory transistor TIO is applied to the gate line to which the gate electrode G is connected, and the source line to which the source electrode S is connected is applied. A negative voltage -1/2 VP corresponding to 1/2 of the write/erase voltage V is applied to each drain line to which the drain electrodes are connected. When such a voltage is applied, the two selection transistors RO20 are turned on, and the memory transistor TIO is turned on.
A write/erase voltage V is applied between the gate, source, and drain of
.

に相当する電位差が生じてメモリトランジスタTIOが
書込み状態になる。
A potential difference corresponding to is generated, and the memory transistor TIO enters the write state.

また、消去時は、上記ゲートラインに一1/2V Pを
印加し、ソースラインとドレインラインにそれぞれ+l
/2VPを印加する。このような電圧を印加すると、メ
モリトランジスタTlOのゲートとソース、ドレインと
の間に書込み消去電圧vPに相当する逆電位の電位差が
生じてメモリトランジスタTIOに保持されているデー
タが消去される。
Also, during erasing, apply 1/2V P to the gate line and +l to the source line and drain line, respectively.
/2VP is applied. When such a voltage is applied, an opposite potential difference corresponding to the write/erase voltage vP is generated between the gate, source, and drain of the memory transistor TIO, and data held in the memory transistor TIO is erased.

一方、読出し時は、ゲートラインに上記書込み消去電圧
vPより十分小さなオン電圧VONを印加するとともに
、ドレインラインに読出し電圧(書込み消去電圧vPよ
り十分小さな電圧)VDを印加し、ソースラインの電位
は0とする。このような電圧を印加すると、メモリトラ
ンジスタTIOに保持されているデータに応じてドレイ
ンラインからソースラインに電流が流れ、これが読出し
データとして出力される。
On the other hand, during reading, an on-voltage VON that is sufficiently smaller than the write/erase voltage vP is applied to the gate line, a read voltage (voltage that is sufficiently smaller than the write/erase voltage vP) VD is applied to the drain line, and the potential of the source line is Set to 0. When such a voltage is applied, a current flows from the drain line to the source line in accordance with the data held in the memory transistor TIO, and this is output as read data.

なお、上記書込み、消去、読出し時のいずれの場合も、
選択されたソース、ドレインラインへの印加電圧がこの
ソース、ドレインライン上の他の非選択メモリ素子にも
印加されるが、この非選択メモリ素子のゲートラインは
選択されていないために、非選択メモリ素子の選択トラ
ンジスタT20はオフ状態にあるから、非選択メモリ素
子のメモリトランジスタTIOはソース、ドレインライ
ンに印加される電圧の影響を受けない。すなわち、上記
選択トランジスタT20は、メモリトランジスタTIO
の選択だけでなく、非選択時にソース、ドレインライン
に印加される電圧からメモリトランジスタTIOをガー
ドするガードトランジスタとしての作用ももっている。
In addition, in any of the above writing, erasing, and reading cases,
The voltage applied to the selected source/drain line is also applied to other unselected memory elements on this source/drain line, but since the gate line of this unselected memory element is not selected, it is not selected. Since the selection transistor T20 of the memory element is in an off state, the memory transistor TIO of the non-selected memory element is not affected by the voltage applied to the source and drain lines. That is, the selection transistor T20 is the memory transistor TIO.
In addition to selecting the memory transistor TIO, it also functions as a guard transistor to guard the memory transistor TIO from the voltage applied to the source and drain lines when it is not selected.

しかして、上記実施例の薄膜トランジスタメモリにおい
ては、薄膜トランジスタのゲート電極Gとゲート絶縁膜
14との間の耐圧保持層13を、前記ゲート電極Gの中
央部分に対応する部分ではゲート電極G上の耐圧保持膜
13だけからなる薄膜とし、前記ゲート電極Gの両側部
分に対応する部分ではゲート電極Gの表面部に形成した
酸化絶縁層12と前記耐圧保持膜13とからなる二層の
厚膜とすることにより、ゲート電極Gからゲート絶縁膜
14に印加される電界の強度を前記ゲート電極Gの中央
部分に対応する部分と両側部分とで異ならせて、前記ゲ
ート絶縁If!114のうちの前記耐圧保持膜13だけ
からなる薄膜の耐圧保持層Aを介してゲート電極Gと対
向する部分だけに電荷蓄積a!能をもたせて、1つの薄
膜トランジスタの中にメモリトランジスタTIOと選択
トランジスタT20とを形成しているから、メモリトラ
ンジスタと選択トランジスタとで構成されるメモリ素子
の素子面積を小さくして集積度を上げることができるし
、また、1つの薄膜トランジスタを製造する工程で上記
メモリ素子を構成するメモリトランジスタTIOと選択
トランジスタT20とを形成することができるから、少
ない工程数で容易に製造することができる。しかも、上
記薄膜トランジスタメモリでは、ゲート電極Gとゲート
絶縁膜14との間の耐圧保持層Aのうち選択トランジス
タ720部分の膜厚を、ゲート電極Gをその表面から所
定深さに酸化させて形成した酸化絶縁層12によって確
保しているため、ゲート電極G上に形成する耐圧保持膜
13の膜厚を選択トランジスタT20部分において厚く
する場合のように上記耐圧保持膜13の膜面に段差がで
きることはなく、したがって上記耐圧保持膜13の上に
形成したゲート絶縁膜14上に設けるi型半導体層15
を平坦にかつ均一な厚さに形成して信頼性を向上させる
ことができる。さらに上記実施例では、選択トランジス
タT20をメモリトランジスタTIOの両側に設けてい
るから、この2つの選択トランジスタT20のいずれか
一方の特性が不良であっても、もう1つの選択トランジ
スタT20によってメモリトランジスタTIGの選択お
よびガードを行なうことができ、したがって、選択トラ
ンジスタT20が1つだけのものよりも信頼性を向上さ
せることができる。
Therefore, in the thin film transistor memory of the above embodiment, the withstand voltage holding layer 13 between the gate electrode G of the thin film transistor and the gate insulating film 14 is A thin film consisting only of the holding film 13 is used, and a two-layer thick film consisting of the oxide insulating layer 12 formed on the surface of the gate electrode G and the voltage-resistance holding film 13 is used in the portions corresponding to both sides of the gate electrode G. By this, the intensity of the electric field applied from the gate electrode G to the gate insulating film 14 is made different between a portion corresponding to the center portion of the gate electrode G and both side portions, thereby increasing the gate insulation If! 114, charge is accumulated only in the portion facing the gate electrode G through the thin film breakdown voltage holding layer A consisting only of the breakdown voltage holding film 13. Since the memory transistor TIO and the selection transistor T20 are formed in one thin film transistor, the area of the memory element composed of the memory transistor and the selection transistor can be reduced to increase the degree of integration. In addition, since the memory transistor TIO and the selection transistor T20 constituting the memory element can be formed in the process of manufacturing one thin film transistor, it can be easily manufactured with a small number of steps. Moreover, in the thin film transistor memory described above, the film thickness of the selective transistor 720 portion of the breakdown voltage holding layer A between the gate electrode G and the gate insulating film 14 is formed by oxidizing the gate electrode G to a predetermined depth from the surface thereof. Since this is ensured by the oxide insulating layer 12, there is no possibility that a step will be formed on the surface of the breakdown voltage retention film 13, such as when the thickness of the breakdown voltage retention film 13 formed on the gate electrode G is increased at the selection transistor T20 portion. Therefore, the i-type semiconductor layer 15 provided on the gate insulating film 14 formed on the breakdown voltage holding film 13 is
can be formed flat and with a uniform thickness to improve reliability. Furthermore, in the above embodiment, since the selection transistor T20 is provided on both sides of the memory transistor TIO, even if one of the two selection transistors T20 has poor characteristics, the memory transistor TIG can be selected and guarded, and therefore reliability can be improved compared to the case where there is only one selection transistor T20.

また、上記実施例の薄膜トランジスタメモリの製造方法
は、基板11上にゲート電極Gを形成した後、このゲー
ト電極Gの中央部分を除く両側部分をその表面から所定
深さに酸化させて酸化絶縁層12を形成し、この後前記
ゲート電極Gの上に耐圧保持膜13とゲート絶縁膜14
とi型半導体層15とn型半導体層16およびソース、
ドレイン電極S、Dを順次形成するものであるから、1
つの薄膜トランジスタの中にメモリトランジスタと選択
トランジスタとを形成した前記実施例の薄膜トランジス
タメモリを製造することができる。
In addition, in the method for manufacturing the thin film transistor memory of the above embodiment, after forming the gate electrode G on the substrate 11, both sides of the gate electrode G except for the central part are oxidized to a predetermined depth from the surface to form an oxide insulating layer. 12 is formed, and then a breakdown voltage holding film 13 and a gate insulating film 14 are formed on the gate electrode G.
and an i-type semiconductor layer 15, an n-type semiconductor layer 16, and a source,
Since the drain electrodes S and D are formed sequentially, 1
It is possible to manufacture the thin film transistor memory of the above embodiment in which a memory transistor and a selection transistor are formed in one thin film transistor.

次に、本発明の他の実施例を説明する。Next, another embodiment of the present invention will be described.

第4図および第5図は本発明の第2の実施例を示したも
ので、第4図は薄膜トランジスタメモリの断面図、第5
図はその等価回路図である。
4 and 5 show a second embodiment of the present invention, in which FIG. 4 is a cross-sectional view of a thin film transistor memory, and FIG.
The figure is its equivalent circuit diagram.

この実施例の薄膜トランジスタメモリは、上記第1の実
施例の薄膜トランジスタメモルに、メモリトランジスタ
TIOと2つの選択トランジスタ720とに共用される
第2のゲート電極Gaを設けたもので、この第2のゲー
ト電極Gaは、l型半導体層15およびソース、ドレイ
ン電極S、Dの上に形成した上部ゲート絶縁膜18の上
に形成されている。この上部ゲート絶縁膜18は、S1
/N −0,85〜0.85の窒化シリコンからなる膜
厚8000A程度の電荷蓄積機能のない絶縁膜とされて
おり、上記第2のゲート電極Gaは読出し用のゲート電
極とされている。また、基板11上のゲート電極Gは書
き込み消去用ゲートライン(図示せず)に接続され、上
記第2のゲート電極Gaは読出し用ゲートライン(図示
せず)に接続されている。なお、この実施例の薄膜トラ
ンジスタメモリは、上記第2のゲート電極Gaを設けた
以外の構成は上記第1の実施例の薄膜トランジスタメモ
リと同じ構成となっているから、その説明は図に同符号
を付して省略する。また、この薄膜トランジスタメモリ
は、上記第1の実施例の薄膜トランジスタメモリの製造
方法に上部ゲート絶縁膜18の形成工程と第2のゲート
電極Gaの形成工程を付加するだけで製造できるから、
その製造方法の説明も省略する。
The thin film transistor memory of this embodiment is the same as the thin film transistor memory of the first embodiment described above, but is provided with a second gate electrode Ga that is shared by the memory transistor TIO and the two selection transistors 720. The electrode Ga is formed on the upper gate insulating film 18 formed on the l-type semiconductor layer 15 and the source and drain electrodes S and D. This upper gate insulating film 18 is S1
The second gate electrode Ga is an insulating film made of silicon nitride of /N -0.85 to 0.85 and has a thickness of about 8000 Å and does not have a charge storage function, and the second gate electrode Ga is used as a read gate electrode. Furthermore, the gate electrode G on the substrate 11 is connected to a write/erase gate line (not shown), and the second gate electrode Ga is connected to a read gate line (not shown). The structure of the thin film transistor memory of this embodiment is the same as that of the thin film transistor memory of the first embodiment except for the provision of the second gate electrode Ga. It will be omitted. Furthermore, this thin film transistor memory can be manufactured by simply adding the step of forming the upper gate insulating film 18 and the step of forming the second gate electrode Ga to the method of manufacturing the thin film transistor memory of the first embodiment.
The explanation of the manufacturing method will also be omitted.

この実施例の薄膜トランジスタメモリは、メモリトラン
ジスタTIOへの書き込みおよび消去は基板11上のゲ
ート電極Gにゲート電圧を印加して行ない、読出しは第
2のゲート電極Gaにグー・・ト電圧を印加して行なう
ようにしたものである。
In the thin film transistor memory of this embodiment, writing and erasing to the memory transistor TIO is performed by applying a gate voltage to the gate electrode G on the substrate 11, and reading is performed by applying a gate voltage to the second gate electrode Ga. This is what I decided to do.

しかして、この第3の実施例の薄膜トランジスタメモリ
においても、1つの薄膜トランジスタの中にメモリトラ
ンジスタTIOと2つの選択トランジスタT20とを形
成しているから、メモリトランジスタTIOと選択トラ
ンジスタT20とで構成されるメモリ素子の素子面積を
小さくして集積度を上げることができ、また1つの薄膜
トランジスタを製造する工程で上記メモリ素子を構成す
るメモリトランジスタTIOと選択トランジスタT20
とを形成することができるとともに、ゲート電極Gとゲ
ート絶縁膜14との間の耐圧保持層Aのうち選択トラン
ジスタ720部分の膜厚を、ゲート電極Gをその表面か
ら所定深さに酸化させて形成した酸化絶縁層12によっ
゛て確保しているため、上記耐圧保持膜13の上に形成
したゲート絶縁膜14上に設けるl型半導体層15を平
坦にかつ均一な厚さに形成して信頼性を向上させること
ができる。
Therefore, since the thin film transistor memory of this third embodiment also includes the memory transistor TIO and the two selection transistors T20 in one thin film transistor, it is composed of the memory transistor TIO and the selection transistor T20. The element area of the memory element can be reduced to increase the degree of integration, and the memory transistor TIO and selection transistor T20 constituting the memory element can be removed in the process of manufacturing one thin film transistor.
In addition, the film thickness of the selection transistor 720 portion of the breakdown voltage holding layer A between the gate electrode G and the gate insulating film 14 can be reduced by oxidizing the gate electrode G to a predetermined depth from its surface. Since this is ensured by the formed oxide insulating layer 12, the l-type semiconductor layer 15 provided on the gate insulating film 14 formed on the breakdown voltage holding film 13 is formed flat and with a uniform thickness. Reliability can be improved.

また、この第2の実施例の薄膜トランジスタメモリでは
、読出しを第2のゲート電極Gaにゲート電圧を印加し
て行なうようにしているから、読出し時にメモリ用絶縁
膜13を介してl型半導体層14と対向している基板1
1上のゲート電極Gに、メモリトランジスタTIOの閾
値電圧を変化させるようなゲート電圧を印加する必要は
なく、シたがって読出しの繰返しによるメモリトランジ
スタTIOの閾値電圧の変化をなくして、半永久的に安
定した読出しを行なうことができるし、さらに、上記l
型半導体層15が平坦でかつ均一な厚さの層となってい
るため、上記l型半導体層15に段差を乗り越えて形成
されている場合に比べて、第2のゲート電極Gaにゲー
ト電圧を印加して行なう読出し時のドレイン電流を大き
くとることができる。
Further, in the thin film transistor memory of the second embodiment, since reading is performed by applying a gate voltage to the second gate electrode Ga, the l-type semiconductor layer 14 is read through the memory insulating film 13 during reading. Board 1 facing
There is no need to apply a gate voltage that would change the threshold voltage of the memory transistor TIO to the gate electrode G on the memory transistor TIO. Stable reading can be performed, and furthermore, the above l
Since the L-type semiconductor layer 15 is flat and has a uniform thickness, it is easier to apply a gate voltage to the second gate electrode Ga than when the L-type semiconductor layer 15 is formed over a step. A large drain current can be obtained during reading when applied.

また、第6図および第7図は本発明の第3の実施例を示
したもので、第6図は薄膜トランジスタメモリの断面図
、第7図はその等価回路図である。
6 and 7 show a third embodiment of the present invention, in which FIG. 6 is a sectional view of a thin film transistor memory, and FIG. 7 is an equivalent circuit diagram thereof.

この実施例の薄膜トランジスタメモリは、上記第1の実
施例の薄膜トランジスタメモリにおいてゲート電極Gの
両側部に形成した酸化絶縁層12を、ゲート電極Gのほ
ぼ半分の領域に形成することにより、薄膜トランジスタ
の一半分(ゲート電極Gとゲート絶縁膜14との間の耐
圧保持層Aをゲート電極G上の耐圧保持層13だけとし
た部分)をメモリトランジスタTIOとし、他半分を選
択トランジスタ720としたもので、その他の構成は上
記第1の実施例の薄膜トランジスタメモリと同様である
In the thin film transistor memory of this embodiment, the oxide insulating layer 12 formed on both sides of the gate electrode G in the thin film transistor memory of the first embodiment is formed in approximately half the area of the gate electrode G. One half (the part where the breakdown voltage holding layer A between the gate electrode G and the gate insulating film 14 is only the breakdown voltage holding layer 13 on the gate electrode G) is used as the memory transistor TIO, and the other half is used as the selection transistor 720, The rest of the structure is the same as that of the thin film transistor memory of the first embodiment.

すなわち、この第3の実施例の薄膜トランジスタメモリ
は、1つの薄膜トランジスタの中に、1つのメモリトラ
ンジスタT10と1つの選択トランジスタT20とを形
成したものであり、この第3の実施例の薄膜トランジス
タメモリにおいても、メモリトランジスタTIOと選択
トランジスタT20とで構成されるメモリ素子の素子面
積を小さくして集積度を上げることができるし、また1
つの薄膜トランジスタを製造する工程で上記メモリ素子
を構成するメモリトランジスタTIOと選択トランジス
タT20とを形成することができるとともに、耐圧保持
膜13の上に形成したゲート絶縁膜14上に設けるi型
半導体層15を平坦にかつ均一な厚さに形成して信頼性
を向上させることができる。
That is, the thin film transistor memory of this third embodiment has one memory transistor T10 and one selection transistor T20 formed in one thin film transistor, and also in the thin film transistor memory of this third embodiment. , the element area of the memory element composed of the memory transistor TIO and the selection transistor T20 can be reduced to increase the degree of integration;
In the process of manufacturing two thin film transistors, the memory transistor TIO and selection transistor T20 constituting the memory element can be formed, and the i-type semiconductor layer 15 provided on the gate insulating film 14 formed on the breakdown voltage holding film 13 can be formed. can be formed flat and with a uniform thickness to improve reliability.

なお、この第3の実施例の薄膜トランジスタメモリにお
いても、前述した第2の実施例と同様に読出し用の第2
のゲート電極を設ければ、読出しの繰返しによるメモリ
トランジスタTIOの閾値電圧の変化をなくして、半永
久的に安定した読出しを行なうことができる。
It should be noted that in the thin film transistor memory of this third embodiment as well, the second
By providing a gate electrode of 1, it is possible to eliminate changes in the threshold voltage of the memory transistor TIO due to repeated reading, and to perform stable reading semi-permanently.

なお、上記実施例では、ゲート電極Gをタンタルで形成
したが、このゲート電極Gは、酸化により絶縁性を示す
ものであれば、例えばチタンやその他の金属で形成して
もよく、また、ゲート電極G上に形成する耐圧保持膜1
3も酸化タンタルに限らず、酸化チタン、チタン酸バリ
ウム、ジルコン酸チタン等の誘電体で形成してもよい。
In the above embodiment, the gate electrode G is made of tantalum; however, the gate electrode G may be made of, for example, titanium or other metal as long as it exhibits insulating properties through oxidation. Voltage holding film 1 formed on electrode G
3 is not limited to tantalum oxide, but may also be formed from a dielectric material such as titanium oxide, barium titanate, titanium zirconate, or the like.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明の薄膜トランジスタメモリは、薄膜トランジスタ
のゲート電極とゲート絶縁膜との間の耐圧保持層を、前
記ゲート電極の一部分に対応する部分ではゲート電極上
の耐圧保持膜だけからなる薄膜とし、前記ゲート電極の
他の部分に対応する部分ではゲート電極の表面部に形成
した酸化絶縁層と前記耐圧保持膜とからなる二層の厚膜
とすることにより、ゲート電極からゲート絶縁膜に印加
される電界の強度を前記ゲート電極の一部分に対応する
部分と他の部分とで異ならせて、前記ゲート絶縁膜のう
ちの前記耐圧保持膜だけからなる薄膜の耐圧保持層を介
してゲート電極と対向する部分だけに電荷蓄積機能をも
たせ、ゲート絶縁膜に電荷蓄積機能をもたせた部分をメ
モリトランジスタとするとともに他の部分を選択トラン
ジスタとしたものであり、この薄膜トランジスタメモリ
は、1つの薄膜トランジスタの中にメモリトランジスタ
と選択トランジスタとを形成したものであるから、メモ
リトランジスタと選択トランジスタとで構成されるメモ
リ素子の素子面積を小さくして集積度を上げることがで
きるし、また、1つの薄膜トランジスタを製造する工程
で上記メモリ素子を構成するメモリトランジスタと選択
トランジスタとを形成することができるから、少ない工
程数で容易に製造することができる。しかも、本発明の
薄膜トランジスタメモリでは、ゲート電極とゲート絶縁
膜との間の耐圧保持層のうち選択トランジスタ部分の膜
厚を、ゲート電極をその表面から所定深さに酸化させて
形成した酸化絶縁層によって確保しているため、ゲート
電極上に形成する耐圧保持膜の膜厚を選択トランジスタ
部分において厚くする場合のように上記耐圧保持膜の膜
面に段差ができることはなく、したがって上記耐圧保持
膜の上に形成したゲート絶縁膜上に設ける半導体層を平
坦にかつ均一な厚さに形成して信頼性を向上させること
ができる。
In the thin film transistor memory of the present invention, the breakdown voltage holding layer between the gate electrode and the gate insulating film of the thin film transistor is a thin film consisting only of the breakdown voltage holding film on the gate electrode in a portion corresponding to a part of the gate electrode, and the gate electrode By forming a two-layer thick film consisting of an oxide insulating layer formed on the surface of the gate electrode and the above-mentioned breakdown voltage holding film in a part corresponding to the other part of the gate electrode, the electric field applied from the gate electrode to the gate insulating film is reduced. The strength is made different between a part corresponding to one part of the gate electrode and another part, and only the part of the gate insulating film that faces the gate electrode through a thin film withstand voltage holding layer consisting only of the withstand voltage holding film. The gate insulating film has a charge storage function, and the part where the gate insulating film has a charge storage function is used as a memory transistor, and the other part is used as a selection transistor.This thin film transistor memory has a memory transistor and a memory transistor in one thin film transistor. Since the memory element is made up of a selection transistor and a selection transistor, it is possible to reduce the element area of the memory element composed of the memory transistor and the selection transistor and increase the degree of integration. Since the memory transistor and selection transistor constituting the memory element can be formed, it can be easily manufactured with a small number of steps. Moreover, in the thin film transistor memory of the present invention, the film thickness of the selective transistor portion of the breakdown voltage holding layer between the gate electrode and the gate insulating film is changed to an oxide insulating layer formed by oxidizing the gate electrode to a predetermined depth from the surface thereof. Therefore, unlike when the thickness of the breakdown voltage retention film formed on the gate electrode is made thicker in the selection transistor part, there is no difference in the film surface of the breakdown voltage retention film, and therefore, the thickness of the breakdown voltage retention film is The semiconductor layer provided on the gate insulating film formed thereon can be formed flat and have a uniform thickness, thereby improving reliability.

また、本発明の薄膜トランジスタメモリの製造方法は、
絶縁基板上にゲート電極を形成した後、このゲート電極
の一部分を除く部分をその表面から所定深さに酸化させ
て酸化絶縁層を形成し、この後前記ゲート電極の上に耐
圧保持膜とゲート絶縁膜と半導体層とソース、ドレイン
電極を順次形成するものであるから、1つの薄膜トラン
ジスタの中にメモリトランジスタと選択トランジスタ゛
・とを形成した前記薄膜トランジスタメモリを製造する
ことができる。
Further, the method for manufacturing a thin film transistor memory of the present invention includes:
After forming a gate electrode on an insulating substrate, the gate electrode is oxidized to a predetermined depth from its surface except for a part to form an oxide insulating layer, and then a breakdown voltage holding film and a gate electrode are formed on the gate electrode. Since the insulating film, the semiconductor layer, and the source and drain electrodes are sequentially formed, it is possible to manufacture the thin film transistor memory in which a memory transistor and a selection transistor are formed in one thin film transistor.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図〜第3図は本発明の第1の実施例を示したもので
、第1図および第2図は薄膜トランジスタメモリの断面
図およびその等価回路図、第3図は薄膜トランジスタメ
モリの製造工程図である。 第4図および第5図は本発明の第2の実施例を示す薄膜
トランジスタメモリの断面図およびその等価回路図、第
6図および第7図は本発明の第3の実施例を示す薄膜ト
ランジスタメモリの断面図およびその等価回路図、第8
図は従来の薄膜トランジスタメモリの等価回路図である
。 TIO・・・メモリトランジスタ、T2O・・・選択ト
ランジスタ、11・・・基板、G・・・ゲート電極、1
2・・・酸化絶縁層、13・・・耐圧保持膜、A・・・
耐圧保持層、14・・・ゲート絶縁膜、15・・・l型
半導体膜、16・・・n型半導体層、S・・・ソース電
極、D・・・ドレイン電極、18・・・上部ゲート絶縁
膜、Ga・・・第2のゲート電極(読出し用)。
1 to 3 show a first embodiment of the present invention, FIGS. 1 and 2 are a cross-sectional view of a thin film transistor memory and its equivalent circuit diagram, and FIG. 3 is a manufacturing process of the thin film transistor memory. It is a diagram. 4 and 5 are cross-sectional views and equivalent circuit diagrams of a thin film transistor memory showing a second embodiment of the present invention, and FIGS. 6 and 7 are diagrams of a thin film transistor memory showing a third embodiment of the present invention. Cross-sectional view and its equivalent circuit diagram, No. 8
The figure is an equivalent circuit diagram of a conventional thin film transistor memory. TIO...Memory transistor, T2O...Selection transistor, 11...Substrate, G...Gate electrode, 1
2... Oxide insulating layer, 13... Voltage holding film, A...
Breakdown voltage holding layer, 14... Gate insulating film, 15... L-type semiconductor film, 16... N-type semiconductor layer, S... Source electrode, D... Drain electrode, 18... Upper gate Insulating film, Ga... second gate electrode (for reading).

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)絶縁基板上に形成されたゲート電極と、このゲー
ト電極の上に形成された耐圧保持膜と、この耐圧保持膜
の上に形成されたゲート絶縁膜と、このゲート絶縁膜の
上に前記ゲート電極と対向させて形成された半導体層と
、この半導体層の両側部に設けられたソース、ドレイン
電極とからなり、かつ前記ゲート電極にその一部分を除
いて、このゲート電極をその表面から所定深さに酸化さ
せた酸化絶縁層を形成するとともに、前記ゲート電極の
前記一部分と前記耐圧保持膜と前記ゲート絶縁膜と前記
半導体層と前記ソース、ドレイン電極とでメモリトラン
ジスタを構成し、前記ゲート電極の他の部分およびその
表面部の前記酸化絶縁層と前記耐圧保持膜と前記ゲート
絶縁膜と前記半導体層と前記ソース、ドレイン電極とで
選択トランジスタを構成したことを特徴とする薄膜トラ
ンジスタメモリ。
(1) A gate electrode formed on an insulating substrate, a voltage-retaining film formed on the gate electrode, a gate insulating film formed on the voltage-retaining film, and a gate insulating film formed on the gate insulating film. It consists of a semiconductor layer formed to face the gate electrode, and source and drain electrodes provided on both sides of the semiconductor layer, and the gate electrode is connected to the surface of the gate electrode except for a portion thereof. forming an oxidized insulating layer oxidized to a predetermined depth, forming a memory transistor with the part of the gate electrode, the breakdown voltage holding film, the gate insulating film, the semiconductor layer, and the source and drain electrodes; A thin film transistor memory characterized in that a selection transistor is constituted by the oxide insulating layer, the breakdown voltage holding film, the gate insulating film, the semiconductor layer, and the source and drain electrodes on the other part of the gate electrode and its surface part.
(2)絶縁基板上にゲート電極を形成した後、このゲー
ト電極の一部分を除く部分をその表面から所定深さに酸
化させて酸化絶縁層を形成し、この後前記ゲート電極の
上に耐圧保持膜とゲート絶縁膜と半導体層とソース、ド
レイン電極を順次形成することを特徴とする薄膜トラン
ジスタメモリの製造方法。
(2) After forming a gate electrode on an insulating substrate, oxidize all but a portion of this gate electrode to a predetermined depth from its surface to form an oxide insulating layer, and then maintain a withstand voltage on top of the gate electrode. A method for manufacturing a thin film transistor memory, comprising sequentially forming a film, a gate insulating film, a semiconductor layer, and source and drain electrodes.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7135707B1 (en) * 1996-11-29 2006-11-14 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device having insulated gate electrode
JP2017022419A (en) * 2013-07-08 2017-01-26 株式会社半導体エネルギー研究所 Semiconductor device

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